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管道泄漏的定位方法及装置

管道泄漏的定位方法及装置

  • 专利类型:发明专利
  • 有效期:2020-05-07至2022-05-07
  • 发布日期:2021-02-04
  • 技术成熟度:正在研发
交易价格: ¥面议
  • 法律状态核实
  • 签署交易协议
  • 代办官方过户
  • 交易成功

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  • 申请号 CN201810478059.X 
  • 公开号 CN108662442B 
  • 申请日 2018/08/23 
  • 公开日 2019/08/06 
  • 申请人 辽宁石油化工大学  
  • 优先权日期  
  • 发明人 郎宪明 李平 曹江涛 阚哲 郭颖  
  • 主分类号 F17D5/06 
  • 申请人地址 113001 辽宁省抚顺市望花区丹东路西段1号 
  • 分类号 F17D5/06 
  • 专利代理机构  
  • 当前专利状态 发明专利授权公告 
  • 代理人  
  • 有效性 授权 
  • 法律状态 发明专利授权公告
  •  
  • 01

    项目简介

    本发明公开了一种管道泄漏的定位方法及装置,涉及管道检测技术领域,主要目的在于现有对于小泄漏和缓漏的压力信号下降沿拐点不清晰,造成漏报较高及定位误差较大,且使用管道打孔安装压力传感器会带来安全危险的问题。包括:获取分别安装在管道首末端的超声波声速传感器、流量传感器采集的流速信号、声速信号;按照预先建立的泄漏瞬变信息传播衰减计算模型根据所述流速信号、所述声速信号计算出首末端的泄漏瞬变信息;根据对所述首末端的泄漏瞬变信息进行信息融合后的首端信息融合信号以及末端信息融合信号确定出延迟时间,并利用预置泄漏点定位公式计算出泄漏点距离管道首端超声波传感器的距离。
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  • 02

    说明书

    1.一种管道泄漏的定位方法,其特征在于,包括:获取分别安装在管道首末端的超声波声速传感器、流量传感器采集的流速信号、声速信号,所述流速信号包括管道首端的流速信号及管道末端的流速信号,所述声速信号包括管道首端的声速信号及管道末端的声速信号;按照预先建立的泄漏瞬变信息传播衰减计算模型根据所述流速信号、所述声速信号计算出首末端的泄漏瞬变信息,所述泄漏瞬变信息传播衰减计算模型为根据管道的运动方程以及连续性方程结合超声波波速衰减特性确定出的管道首末端的瞬变信息计算模型;根据对所述首末端的泄漏瞬变信息进行信息融合后的首端信息融合信号以及末端信息融合信号确定出延迟时间,并利用预置泄漏点定位公式计算出泄漏点距离管道首端超声波声速传感器的距离;其中,所述获取分别安装在管道首末端的超声波声速传感器、流量传感器采集的流速信号、声速信号之前,所述方法还包括:根据运动方程、连续性方程建立液体的管道瞬变流动方程为其中,v为流速,ρ为液体密度,D为管道内径,α水平轴夹角,λ为达西水力摩阻系数,x为沿管道的轴向距离,t为时间,aw为负压波波速,g为重力加速度,ac为液体中声速,a0为常温一个大气压下液体中声速,K为比例系数;当忽略高程变化,则根据gsinα=0建立的在j时刻的节点i沿C+和C-的有限差分方程分别为其中,aci,j表示i节点j时刻的超声波声速;vi,j表示i节点j时刻的流速;当突发泄漏点为i节点j时刻,并且假设j-1时刻管道流体处于稳态工况,在j+1时刻i+2节点的参数保持不变,根据所述有限差分方程求解得到泄漏瞬变信息传播衰减计算模型为其中,泄漏点的边界条件满足Fm为管道末端的信息瞬变,ΔFm为管道末端的信息瞬变的增量,acm和vm分别为管道末端的声速和流速,Lx为泄漏点到管道首段的距离,Δx为计算管段,Δx=aw·Δt,Fs为管道首端的信息瞬变,ΔFs为管道首端的信息瞬变的增量,acs和vs分别为管道首端的声速和流速,Fu-为泄漏点前的信息瞬变。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据对所述首末端的泄漏瞬变信息进行信息融合后的首端信息融合信号以及末端信息融合信号确定出延迟时间之前,所述方法还包括:利用当管道出现泄漏时首端声速、流量与末端声速、流量之间的对应关系对所述首末端的泄漏瞬变信息进行信息融合,得到首、末端的泄漏瞬变信息Fs和Fm分别为Fs=acs-Ka0ρawvs,Fm=acm+Ka0ρawvm。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述根据对所述首末端的泄漏瞬变信息进行信息融合后的首端信息融合信号以及末端信息融合信号确定出延迟时间,并利用预置泄漏点定位公式计算出泄漏点距离管道首端超声波声速传感器的距离包括:利用小波分析法分别对信息融合后的首端的泄漏瞬变信息Fs以及末端的泄漏瞬变信息Fm提取突变时间点,根据互相关分析法以及预先设置的时间窗对所述突变时间点进行粗略峰值时间搜索确定出第一延迟时间,并根据互相关分析法以及预先设置的时间窗对所述突变时间点进行精确峰值时间搜索确定出第二延迟时间,将所述第一延迟时间与所述第二延迟时间之和确定为延迟时间;利用预置泄漏点定位公式计算出泄漏点距离管道首端超声波声速传感器的距离,其中,所述tD为延迟时间,L为管道长度。4.一种管道泄漏的定位装置,其特征在于,包括:获取单元,用于获取分别安装在管道首末端的超声波声速传感器、流量传感器采集的流速信号、声速信号,所述流速信号包括管道首端的流速信号及管道末端的流速信号,所述声速信号包括管道首端的声速信号及管道末端的声速信号;第一计算单元,用于按照预先建立的泄漏瞬变信息传播衰减计算模型根据所述流速信号、所述声速信号计算出首末端的泄漏瞬变信息,所述泄漏瞬变信息传播衰减计算模型为根据管道的运动方程以及连续性方程结合超声波波速衰减特性确定出的管道首末端的瞬变信息计算模型;第二计算单元,用于根据对所述首末端的泄漏瞬变信息进行信息融合后的首端信息融合信号以及末端信息融合信号确定出延迟时间,并利用预置泄漏点定位公式计算出泄漏点距离管道首端超声波声速传感器的距离;其中,所述装置还包括:第一建立单元,用于根据运动方程、连续性方程建立液体的管道瞬变流动方程为其中,v为流速,ρ为液体密度,D为管道内径,α水平轴夹角,λ为达西水力摩阻系数,x为沿管道的轴向距离,t为时间,aw为负压波波速,g为重力加速度,ac为液体中声速,a0为常温一个大气压下液体中声速,K为比例系数;第二建立单元,用于当忽略高程变化,则根据gsinα=0建立的在j时刻的节点i沿C+和C-的有限差分方程分别为其中,aci,j表示i节点j时刻的超声波声速;vi,j表示i节点j时刻的流速;求解单元,用于当突发泄漏点为i节点j时刻,并且假设j-1时刻管道流体处于稳态工况,在j+1时刻i+2节点的参数保持不变,根据所述有限差分方程求解得到泄漏瞬变信息传播衰减计算模型为其中,泄漏点的边界条件满足Fm为管道末端的信息瞬变,ΔFm为管道末端的信息瞬变的增量,acm和vm分别为管道末端的声速和流速,Lx为泄漏点到管道首段的距离,Δx为计算管段,Δx=aw·Δt,Fs为管道首端的信息瞬变,ΔFs为管道首端的信息瞬变的增量,acs和vs分别为管道首端的声速和流速,Fu-为泄漏点前的信息瞬变。5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:融合单元,用于利用当管道出现泄漏时首端声速、流量与末端声速、流量之间的对应关系对所述首末端的泄漏瞬变信息进行信息融合,得到首、末端的泄漏瞬变信息Fs和Fm分别为Fs=acs-Ka0ρawvs,Fm=acm+Ka0ρawvm。6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述第二计算单元,具体用于利用小波分析法分别对信息融合后的首端的泄漏瞬变信息Fs以及末端的泄漏瞬变信息Fm提取突变时间点,根据互相关分析法以及预先设置的时间窗对所述突变时间点进行粗略峰值时间搜索确定出第一延迟时间,并根据互相关分析法以及预先设置的时间窗对所述突变时间点进行精确峰值时间搜索确定出第二延迟时间,将所述第一延迟时间与所述第二延迟时间之和确定为延迟时间;利用预置泄漏点定位公式计算出泄漏点距离管道首端超声波声速传感器的距离,其中,所述tD为延迟时间,L为管道长度。7.一种存储介质,所述存储介质中存储有至少一可执行指令,所述可执行指令使处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的管道泄漏的定位方法对应的操作。8.一种终端,包括:处理器、存储器、通信接口和通信总线,所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信;所述存储器用于存放至少一可执行指令,所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-4中任一项所述的管道泄漏的定位方法对应的操作。
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